Prof. Hallek studierte Medizin von 1978-1985 in Regensburg, München und Paris. 1985-1994 absolvierte er seine wissenschaftliche und klinische Ausbildung als Hämatologe und Onkologe in München und Harvard. Von 1994-2003 war er Oberarzt an der LMU und Leiter des Gentherapie-Programms am Genzentrum und Helmholtz-Zentrum München. 1996 erfolgte die Gründung und anschließende Leitung der Deutsche CLL-Studiengruppe, die weltweit größte Studiengruppe zur chronischen lymphatischen Leukämie. Seit 2003 ist er Direktor der Klinik I für Innere Medizin der Universität zu Köln. Seit 2007 ist er Direktor des Centrums für Integrierte Onkologie (CIO) Köln Bonn, das seither durch die Deutsche Krebshilfe ununterbrochen als onkologisches Spitzenzentrum ausgezeichnet wurde. Seit 2019 ist er zudem Direktor des CIO Aachen, Bonn, Köln, Düsseldorf.
Zahlreiche Auszeichnungen, wie der Paul-Martini-Preis 2012, die Binet-Rai-Medaille 2013, die Walter-Siegenthaler-Medaille in Gold 2016, den Deutschen Krebspreis 2017, den Arthur Burkhardt-Preis 2017, die Johann-Georg-Zimmermann-Medaille 2018, die Ham-Wasserman Lecture 2018 der American Society of Hematology und der José Carreras Award 2019 der European Hematology Association.
Seit 2011 ist er Mitglied der Leopoldina. Er war Präsident des 31. Deutschen Krebskongresses 2014. Er war Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Innere Medizin DGIM (2014-2015) und Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Hämatologie und Medizinische Onkologie DGHO (2016-2019). Seit 2018 ist er Chairman Scientific Committee der European School of Haematology, Paris sowie seit 2019 Präsident der Walter-Siegenthaler-Gesellschaft und Mitglied im Strategiekreis “Nationale Dekade gegen Krebs” des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Seit 2020 ist er Mitherausgeber des Fachjournals Blood, USA.
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